3.2 基于ZigBee 的无线温湿度监控系统

　　本文设计的是一个无线的温湿度数据采集传输系统，现场的终端节点将温湿度等信号采集经过处理后，通过无线通信模式传给协调器，协调器再通过串口把数据传送给电脑，并在电脑上显示采集到的数据，以实现对现场环境的实时远程监控。

　　系统软件分为主机和分机两部分，主机为全功能设备，也称为协调器（FFD），作为全功能系统，负责网络协调和人机对话。分机为精简功能设备，也称为终端节点（RFD），作为简单功能系统，等待主机命令，负责温湿度数据的采集和传输。

　　3.2.1 PIC单片机与CC2420的通信软件设计

　　CC2420与PIC单片机的连接是通过SPI实现的，单片机可通过SPI接口发送命令，访问CC2420的寄存器或读写接收/发送缓冲区，完成相关操作。CC2420通过4线SPI总线（SI、SO、SCLK、CSn）设置芯片的工作模式，并实现读/写缓存数据，读/写状态寄存器等，FIFOP指示是否超过RXFIFO的临界值或收到新数据包，FIFO指示RXFIFO是否为空。通过控制FIFO和FIFOP管脚接口的状态可设置发射/接收缓存器。CCA引脚用来检测信道是否空闲，在SPI总线接口上进行的地址和数据传输大多是MSB优先的。在数据传输过程中CSn必须始终保持低电平。

　　3.2.2 终端节点RFD软件设计

　　终端节点的设计在理解Microchip ZigBee协议栈的基础上进行修改和添加，在终端节点中的协议栈应用层增加温度传感器TC77和湿度传感器HM1 500数据采集任务，增加无线数据传输任务，修改最大使用的端点号，增加TC77和HM1 500两个端点号并修改端点描述符。

　　3.2.3 协调器FFD软件设计

　　协调器的设计在理解Micro-

　　chip ZigBee协议栈的基础上进行修改和添加，在协调器的协议栈应用层增加S2按键任务，修改定制绑定表，将绑定记录变大，建立S2端口绑定终端节点温湿度数据采集端口，实现协调器控制终端节点进行实时温湿度数据采集和传输，并把采集到的数据发送给电脑。

　　3.2.4 终端节点向协调器发送数据流程设计

　　Microchip ZigBee协议栈中发送数据的帧格式有两种，KVP帧和MSG帧。KVP帧发送的特殊数据传输机制，通过一种规定来标准化数据传输机制，主要用于传输比较简单数据；MSG帧发送在传输数据并不多做规定，主要用于专用的数据流或文件数据等数据量较大的传输机制。本设计中数据的发送大多数采用MSG帧格式。终端设备中，要发送的数据经NWK层、MAC层添加适当的协议头构成发送帧，最终把数据包发送给协调器，协调器收到数据后进行MAC层解包、NWK层解包，最终得到正确的数据。

　　4 系统调试结果

　　本系统与PC机连接调试，所需硬件设备包括两台PC机、两个9 V电源、一块RFD电路板、一块FFD电路板、一个ICD2调试器、一台万用表、一台示播器；软件主要是串口精灵；另外还需两条232串口线。

　　4.1 RFD调试

　　①烧写代码

　　②打开串口精灵，同时按住S3和复位键复位（串口精灵显示设置菜单）

　　③输入1（设置ID号）

　　串口精灵上显示：

　　Enter exact 4 digit long decimal board id

　　④输入0976（写入ID号，MAC号，这里的ID号可以是任意的四位数）

　　⑤输入2（加入网络）

　　串口精灵上显示：

　　Attempting to join a coordinator...

　　Successfully associated.

　　⑥输入3（执行绑定）

　　⑦输入0（复位重新连接，保存当前设置）

　　串口精灵上显示：

　　Rejoin successful

　　4.2 FFD调试

　　FFD的调试与RFD相似，烧写代码，串口精灵中输入1进入设置ID号状态；输入0968的（MAC）序列号写入ID号；输入0，保存当前设置等，其设置菜单，最后会在串口精灵上显示：

　　Starting a new network...

　　Now operating in next channel...

　　New network successfully started...

　　4.3 系统联调

　　在演示前先给协调器上电，再给终端节点上点，按下终端节点的复位键，加入网络。协调器端的串口精灵上显示：

　　A familiar node has just rejoined.

　　A new node has just joined.

　　Received valid source node info.

　　Custom binding successful.

　　然后在协调器上按下S2按键，绑定终端节点上的温度传感器TC77和湿度传感器HM1 500进行温湿度数据采集并把处理完的数据发送给协调器，协调器再通过串口发给PC机显示。协调器发给PC机显示的结果如图5所示：

　　我们可以清楚的看出，无线网络传感器的最终测试结果，其中temperature为26.6 ？觷，humidity为1.46 V。

　　5 结 语

　　文章中介绍的基于超低功耗的PIC18LF单片机的ZigBee无线温湿度监控系统与其他同类产品相比有较大的优势，PIC18LF系列单片机与其他同类单片机相比在低功耗、稳定性、抗干扰等方面有着明显的优势，它的低成本、技术成熟、传输速度快、使用方便等更适用于现在的无线网络传输系统，而ZigBee无线网络传感芯片CC2420更是以低功耗、低价格、低速率、高性能的特点，再加上其高度集成化的软、硬件架构和产品，使应用设计人员如虎添翼，更快、更方便地进行最终产品设计，越来越受到通信行业的青睐。这些显示出Zigbee具有超强的生命力和优势，应用前景非常好，特别是在工业控制、智能家居以及个人电子消费产品领域。在不远的将来，将有越来越多的内置式ZigBee功能的设备投入应用，并将极大地改善我们的生活方式和体验。

　

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